Pétrographie et géochimie des roches volcaniques des cantons Destor et Dufresnoy, Abitibi

PÉTROGRAPHIE ET GÉOCHIHIE DES ROCHES VOLCANIQUES DES CA.t"'TONS DESTOR ET DUFRESNOY, ABITIBI

par

Jacques Carignan

Mémoire présenté en vue de l'obtention d!une Haî tri se ès Sciences appliquées (N .Sc ,à.)

Département de génie minéral (géologie) Ecole Polytechnique

Université de Hontréal Janvier 19'75

Mise en garde

La bibliothèque du Cégep de l’Témiscamingue et de l’Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue a obtenu l’autorisation de l’auteur de ce document afin de diffuser, dans un but non lucratif, une copie de son œuvre dans Depositum, site d’archives numériques, gratuit et accessible à tous.

L’auteur conserve néanmoins ses droits de propriété intellectuelle, dont son droit d’auteur, sur cette œuvre. Il est donc interdit de reproduire ou de publier en totalité ou en partie ce document sans l’autorisation de l’auteur.

ii

RÉSUHÉ

Le but de ce travail est de déterminer les caractéristiques

et les variations pétrochimiques des roches . volcaniques archéennes de l'Abitibi. La région étudiée fait partie de la .ceinture

'volcanique d'Abitibi, au nord de Rouyn-Noranda, dans les cantons Destor et Dufresrtoy. Selon une classification géochimique basée sur la teneur en silice, la région contient 18.5% de basaltes, 45.7% d'andésites, 8.7% de dacites, 2.2% de rhyodacites et 24.9% de rhyolites. Au point de vue pétrographie, notre attention a porté sur les brèches de coulée inafiques et les hyaloclastites au sonunet des coulées, sur les roches fragmentaires, type cendres, avec "shards" et pumices, sur les différents :fu:iès des brèches de coulées rhyolitiqties, sur les textures de refroidissement rapide et de dévitrification. Au :point de vue stratigraphie, notre terrain

est entièrement contenu dans le groupe Blake River avec à la base

la série tholéiitique DDM et ses laves variolaires, surmontée d'une série calco-alcaline répétée :par un synclinal, le faciès Nord

fortement :pyroclastique appelé série calco-alcaline Renault et le faciès Sud surtout sous forme de coulées rhyolitiques appelé série calco-alcaline Dufault, et au sonunet la série tholéiitique Dufresnoy. Les roches volcaniques de l'Abitibi sont pauvres en potasse. Nous avons meme trouvé des évidences d'une altération sous forme de

iii

C1>

'< tl. l" lexiviation des 'alcalis, probablement associée au métamorphisme.

Nos séries tholéiitiques se comparent très bien avec les îles océaniques de Raoul et Tonga alors que les séries calce-alcalines

sè comparent avantageusement avec les roches de ceintures

orogéniques du Japon, telle que Nasu. Les laves variolaires ont

aussi été étudiées d'une façon particulière. Des évidences

pétrographiques et pétrologiques suggèrent l'hypothèse de 1

'immis-cibilité de deux liquides. Le métamorphisme régional est

carac-térisé par le métamorphisme d'enfouissement prehnite'-pumpellyite dans la partie nord et par le faciès des schistes verts dans la partie sud. Nous avons aussi trouvé quelques occurrences de stilpnomélane. Nous avons finalement vérifié l'hypothèse de la corrélation entre la minéralisation d'une part et l'affinité calco-alcaline en plus des anomalies en potasse d'autre part.

iv

ABSTRACT

The aim of this work has been to study the characteristics and the chemical variations of Archean volcanic rocks from the

Abitibi volcanic belt. The region studied lies north of Rouyn-Noranda in Destor and Dufresnoy Townships and is entirely underlain by easterly trending and synclinally folded rocks of the Blake River

.

Group. The base of the group is made up o_f the DDH tholeiitic suite

with an intercalated horizon of variolitic lavas; it is overlain by

a calc-alkaline suite repeat~d by the fold:i.ng into a ~orthern portion~

the highly pyroclastic Renault calc-alkaline suite, and a southern part, the Dufault calc-a1kaline suite, made up principaly of rhyolitic flows. The top of the sequence is made up of the Dufresnoy tholeii tic s'ui te. Using a geochemical classification based on the silica content, the

rock sequence studied comprises the ïollow~ng rock types: basalts

(18.5%), andesites (45.7%), dacites .(8.5%), rhyodacites (2.2%) and rhyolites (24.9%). Special attention was given to mafic flow breccias and hyaloclastites in the upper part of flows, on variolitic lavas, on ash-flow tuffs with shards and pumices, on the various facies of. rhyolitic flow breccias, on quenches and devitrification textures.

The volcanic rocks of the Blake River Group are very poor in potassium and evidences have been found that alteration by leaching

..

v

are closely siinilar to that of certain oceanic islands such as Raoul and Tonga whereas the calc-alkaline suites are comparable to

:that of orogenie belts such as Nasu in Japan. Special attention was also paid to the variolitic lavas where important petrographie and

chemical criteria lead us to infer that these developed as a result of liquid immiscibility. Regional metamorphism is characterized by burial metamorphism with prehnite and pumpellyite in the northern part and by greenschis t facies in the southern part. Some

stilp-nomelane was also found. Finally, this work provides additiona1

support to the postulated relationship between mineralization and calc-alkaline affinity as well as with the potassium anomalies.

.of'

RÉSUMÉ

ABSTRACT

TABLE DES HA TIERES VOLUME I

LISTE DES FIGURES LISTE DES TABLEAUX

CHAPITRE I: INTRODUCTION

-l.i Objectifs de ce travail

1.2 Portée pratique et théorique ··

du projet

1.3 Description de la région étudiée

1.4 Travaux antérieurs

1.5 Méthodes de travail

1.6 Historique, travaux et résultats

1.7 Contributions originales ·

CHAPITRE II: GEOLOGIE GENERALE

2.1 Généralités

2.2 Géologie de la région de Noranda

2.3 Géologie de la région étudiée

2.3.1 Généralités 2.3.2 Roches effusives 2.3.3 Roches intrusives 2.3.4 - Géologie structurale vi ii iv xi xxi 1 3 4 9 11 14 . . 16 18 lt5 19 22 22 22 42 45

1

2.3.4.1 Plis 2.3.4.2 Failles

CHAPITRE III. PETROGRAPHIE

3.1 Généralités

3.2 Les roches effusives

3.2.1

3.2.2

3.2.3

Les laves mafiques

3.2.1.1 Les laves mafiques massives

3.2.1.2 Les laves rnafiques coussinées 3.2.1.3 Brèches de coulée mafiques et hyalo-clastiques 3.2.1.4 Pyroclastiques rnafiques

Les laves intermédiaires 3.2.2.1 Les laves

intermé-diaires massives 3.2.2.2 Les laves

intermé-diaires coussin0es

3.2.2.3 Br~ches de cou1_~e

intermédiaires

3.2.2.4 Pyroclastiques inter-médiaires

Les laves acides

3.2.3.1 Les 1r~s acides massives 3.2.3.2 Les brèches de coulée acides 3.2.3.3 Les pyroclastiques acides vii 46 46 48 48 50 50 50 56 59 65 6H 69 73 73 76 7H 79 86 89

~

3.3 3.2.3.4 Les brèches polygénétiques Roches intrugives viii 93 95 3.3.1 Gabbros, diorites, granodiorites 95

3.3.:2. Dykes mafiques 97

3.3.3 Les porphyres 97

3.4 Textures de refroidissement

rapide (quench)

3.5 Textures de dévitrification

CHAPITRE IV: GEOCHIHIE

4.1 Introduction

4.2 Généralités

4.3

4.2.1 Définition des termes 4.2.2 Echantillons, analyses et

traitement des données Classification pétrochimique 99 101 103 103 104 104 107 116 4.3.1 Principes de classification 116 4.4 4.5

4.3.2 Classification des roches

de la région 124

Interprétation globale du géochi-misme de la région étudiée

4.4.1 Caractérisation des ser1es tholéiitiques et calco-alcalines

4.4.:2. Etude des rhyolites

4.4.3 Hodèle proposé

Comparaisons avec des laves récent~s

4.5.1 Diagrammes AFH 1 . 127 127 166 181 185 lt!S

4.5.2 Indice de différenciation magmatique

4.5.3 Indice de solidification

4.5.4 Diagrammes oxyde-oxyde

CHAPITRE V: lAVES VARIOIAlRES

5.1 Généralités

5.2 Varioles dans des laves mafiques

coussinées

5.3 Varioles dans les hyaloclastites

5.4 Observations au microscope ·

5.5 Géochimie des laves variolaires

CHAPITRE VI: METAMORPHISHE

6~1 Généralités

· 6.2 Métamorphisme d'enfouissement:

faci,ès prehnite-pumpellyite

6.3 Stilpnomélane

6.4 Faciês des schistes verts

6.5 Considérations gécchimiques

CHAPITRE VII: GEOLOGIE ECONm i i QUE

7.1 Généralités 7.2 Métallogénèse de l'Abitibi 7 .2.1 .. Cas-type de la région de Noranda 188 194 :lOS 215 215 216 217 21!:! 221 231 231 232 236 237 241 245 245 246 249 7.2.1.1 Géologie régionale 249 7.2.1.2 Géologie locale et lithologie 249 ix

7.3

7.4

CONCLUSION REMERCIEMENTS REFERENCES 7.2.1.3 Géologie structurale 251 7.2.1.4 Structure, forme, zonalité et minéralogie 7.2.1.5 Altération de la 251 roche-mère 253 7 .2.1.6 Géochronologie · 254 7.2 .1. 7 Genèse 254 7.2.1.8 Résumé 255 Occurrences minéralisées 258 Considérations géochimiques 261 7.4.1 Principes généraux 261 7.4.2 Conclusions de Descarreaux (1973) 262 7.4.3 Conséquences métallogéniques 264 7.4.4 Applications pratiques à cette étude 269 272 277 280 VOLUME I I

LISTE DES ANNEXES 300

ANNEXE A 301

ANNEXE B 321

ANNEXE C · 340

ANNEXE D 342

Figure 1: Figure 2: Figure 3: Figure 4: Figure 5: Figure 6.: Figure 7: Figure 8: Figure 9: Figure 10: Figure 11:

LISTE DES FIGURES

Carte du Bouclier précambrien et position de la ceinture volcanique d'Abitibi (d;après De Geoffroy et Wu, 1970).

Carte des gisements de la ceinture

volcanique d'Abitibi (d'après De Geoffroy et Wu, 1970).

Cheminement complet et localisation de la région étudiée.

Localisation du terrain d'étude dans la ceinture volcanique d'Abitibi (modifiée de Baragar, 1968).

Géologie de la ceinture volcanique d'Abitibi entre la faille Duparquet-Destor-Hanneville et la mine Lake Dufault:

a) Structure b) Litholo!!ie

c) Topographie et physiographie

Divers types de brèches de coulée (d'après Carlisle, 1964).

Faciès des roches acides selon Dimroth (1973).

Champs de stabilité du quartz, de l'orthose et des plagioclases en fonction de la

pression ' partielle d'HzO.

Occurrences .des textures de refroidissement rapide.

Système Olivine-Néphéline-Quartz: base du tétraèdre des basaltes DI-Ne-01-Qz (Yoder et Tilley, 1962) permettant la subdivision en domaines alcalin et subalcalin.

Diagramme NazO vs SiOz (Hacdonald et Katsura, 1964): · subdivision en domaines alcalin et subalcalin. xi . 5 5 7· 7b 23

29

40 83 lOO 105 106

Figure 12: Figure 13: Figure 14: · Figure 15: Figure 16: Figure 17: Figure 18: Figure·l9: Figure 20:

Disposition des analyses-témoins sur les diagrammes Fe-Mg-Alcalis et K-Na-Ca.

Disposition des analyse~-témoins sur le diagramme An-Ab~Or.

Disposition des analyses-témoins sur le diagramme INDICE DE COLORATION vs CALCICITE DU PLAGIOCLASE.

Disposition des analyses-témoins sur le diagramme H20 vs (NazO + KzO). Disposition des analyses-témoins sur le diagramme SiOz - (CaO+ MgO + FeO)

(NazO + KzO + AlzOJ).

Diagramme INDICE DE COLORATION vs CAUjiCITE DU PLAGIOCLASE -pour les -basaltes (SiOz < 54%):

32 basaltes (18.5% des analyses) 28 normaux (88%)

4 anormaux ( 12%) •

Diagramme INDICE DE COLORATION vs CALCICITE DU PLAGIOCLASE pour les andésites (SiOz, 54-62%):

79 andésites (45.7%) 66 normales (84%) 13 anormales (16%).

Diagramme INDICE DE COLORATION vs CALCICITE DU PLAGIOCLASE pour les dacites (SiOz, 62-67%):

15 dacites (8.7%) 7 normales (47%) 8 anormales (53%).

Diagramme INDICE DE COLORATION vs CALCICITE DU PLAGIOCLASE pour le~ rhyodacites (SiOz, 67-71%): 4 rhyodacites (2.2%) 2 normales (50%) 2 anormales (50%).

xii

.111

112

11~ 114 115 119 120 121 122

Figure 21: Figure 22: Figure 23: Figure 24: Figure 25: Figure 26: Figure 27:

Diagramme INDICE DE COLORATION vs .

CALCICITE DU PLAGIOCL~E pour les

rhyolites (SiOz > 71%):

43 rhyolites (24.9%) 29 normales (67%) 14 anormales ( 33%) •

Subdivision de la région étudiée en

se~tions tholéiitiques et

calco-alcalines.

Série tholéiitique DDH: Tn.

Série calco-alcaline Renault: Série tholéiitique Dufresnoy: Série calce-alcaline Dufault:

ICA, 2CA.

3T,4T,ST,6T,7T. 8CA.

Diagramme AFM et limites des séries

selon Kuno (1968) ~our les tholéiites.

Série tholéiitique DDH: Tn Ll.

Série tholéiitique · Dufresnoy: 3T

+,

4T ., ST o, 6T @, 7T a •

Enrichissement en fer de la série tholéii-tique Dufresnoy, section 4T, de la base

(72-153) vers le sommet.

Diagramme AFH et les limites des séries selon Kuno (1968) pour les roches de

la série calco~alcaline Renault

sections JCA- a , 2CA

+.

Diagrarrune AFM et limites des séries selon Kuno (1968) pour les roches de la ser1e

calco-alcaline Dufault: sections SCA•,

Grasse (1974) +,.

Diagramme HgO vs FER TOTAL (Hughes, 1972) pour les roches tholéiitiques.

Série tholêii tique DDH: Tn !::. •

Série tholéiitique Dufresnoy: 3T +, 4T •,

ST

o,

6T

e,

7T.

*·

Les courbes de référence sont tirées de Hughes ( 1972). xiii 123 129 140 141 142 143 145

Figure 28: Figure 29: Figure 30: Figure 31: · Figure 32: Figure 33: xiv

Diagrarrune MgO vs FER TOTAL (Hughes, 146

1972) pour les roches calce-alcalines. Série calco-alcaline Renault:

lCA •, 2CA +.

Série calco-alcaline Dufault: SCA o, CA dans. la série tholéiitique Dufresnoy ( 4T-ST-7T) -~.

Les courbes de références sont tirées de Hughes ( 1972) •

Diagramme.MgO

1

Al203 vs (Na20

+

K20)

1

147

FER TOTAL+ Ti02 (Green, 1973) pour les roches tholéiitiques.

Série tholéiitique DDH: Tn b..

Série tholéiitique Dufresnoy: 3T +,

4T •, ST o, 6T a;, 7T

o •

Diagramme MgO

1 Al203 vs

(Na20

+

K20)

1

148

· FER TOTAL+ TiOz (Green, 1973) pour les roches calce-alcalines.

Série calce-alcaline Renault: lCA •, 2CA

+.

Série calce-alcaline Dufault: SCA o, CA dans la série tholéiitique Dufresnoy

( 4T-ST-7T) ~-.

Diagramme FER TOTAL vs (FER TOTAL

1 MgO)

149

(Miyashiro, 1973) pour les roches .tholéiitiques.

Série tholéiitique DDM: Tn ~ •

Série tholéiitique Dufresnoy: 3T +,

4T ~ ST o, 6T

e,

7T

*·

Diagramme FER TOTAL vs (FER TOTAL

1 MgO)

150

Üliyashiro, 1973) pour les roches calc:o-alcalines.

Série calce-alcaline Renault: lCA •, 2CA.

+.

Série calce-alcaline Dufault: 8CA o, CA dans la série tholéiitique Dufresnoy

(4T-ST-7T)

*·

Diagramme SiOz vs (FER TOTAL

1

MgO) 151

(Hiyashiro, 1973) pour les roches tholéiitiques.

Série tholéiitique DWI: Tn A •

Série tholéiitique Dufresnoy: 3T +,

Figure 34: Figure 35: . Figure 36: Figure 37a: Figure 37b: Figure 38:

Diagramme SiOz YS (FER TOTAL / MgO) (Miyashiro, 1973) pour les roches calco-alcalines.

Série calco-alcaline Renault: ~CA •,

2CA

+.

Série calco-alcaline Dufault: 8CA o,

CA dans la série tholéiitique Dufresnoy

(4T-ST-7T)

*·

Diagramme AN-AB-OR pour les roches tholéiitiques.

Série tholéiitique DDH: Tn !:l. •

Série tholéiitique Dufresnoy: 3T o, 4T •, ST a, 6T o , 7T

*·

Diagramme fu.'l"-AB-OR pour les roches calco-alcal{nes •

. Série calco-àlcaline Renault: lCA •, 2CA

+.

Série calce-alcaline Dufault: 8CA o,

CA dans la série tholéiitique Dufresnoy

( 4T-ST-7T)

* •

Diagramme INDICE DE COLORATION YS CALCICITE DU PLAGIOCLASE pour les tholéiites.

Série tholéiitique DDM: Tn ~

Série tholéiitique Dufresnoy: 3T +,

4T •, ST o, 6T e, 7T

*·

Diagramme INDICE DE COLORATION vs CALCICITE DU PLAGIOCLASE pour les roches calce-alcalines.

Série calco-alcaline Renault: lCA •,

2CA

+.

Série calce-alcaline Dufault: SCA o,

CA dans la série tholéiitique Dufresnoy

( 4T-5T-7T)

*.

Diagramme HzO Ys (Na

+

K) pour les

tholéiites.

Série t holéiitique DDH: Tn L

Série tholéiitique Dufresnoy: 3T o,

4 T ', . 5 T

e,

6 T o , 7T

*.

xv 152 153 155 156 157 158

Figure 39: Figure · 4o: Figure 41: Figure 42: Figure 43: Figure 44: Figure 45: Figure 46: Figure 47:

Diagramme HzO vs (Na

+

K) pour la

série cal co-alcaline Renault ': lCA •,

2CA

+.

Diagramme HzO vs (Na

+

K) pour la

série calce-alcaline Dufault: 8CA •,

CA dans la série tholéiitique Dufresnoy

(4T-5T-7T)

*·

Diagramme HzO vs (Na

+

K) pour chacun

des types de roches: a) basaltes;

b) andésites; c) dacites; d)

rhyo-dacites; e) rhyolites.

Série tholéiitique DDM

(*).

Série calco-alcaline Renault

(+).

Série tholéiitique Dufresnoy (o).

Série calco~alcaline Dufault

(6).

Diagramme AlzOJ vs (NazO

+

KzO)

(Kuno, 1960) pour la détermination des basaltes alumineux.:

Histogrammes des teneurs en FER TOTAL:

a) Basaltes tholéiitiques.

b) Basaltes calco-alcalins. c) Andésites tholéiitiques. d) Andésites calco-alcalines. Histogrammes des teneurs en TiOz: a) Basaltes tholéiitiques b) Basaltes calco-alcalins~ xvi 159 160 161 165 167 168

Histogrammes des teneurs en oxyde de 173

fer total pour les rhyolites tholéiitiques (a), calce-alcalines Renault (b) et

calco-a1calines Dufault (c).

Histogrammes des teneurs en oxyde de silice des rhyolites tholéii tiques (a), alcalines Renault (b) et calco-a1ca1ines Dufault (c).

Histogrammes des teneurs en oxyde de

sodiumpour les rhyolites tholéiitiques (a), ca1co-alcalines Renault (b) et

calco-a1ca~ines Dufault (c).

175

Figure 48: Figure 49: Figure 50: Figure 51: Figure 52: Figure 53: Figure 54: . .

Diagramme An-Ab-Or-Qz pour les rhyolites

calco-alcalines Renault ( a) et

Dufault (o). Les champs de stabilité des différents minéraux sont donnés en fonction de la pression dans des conditions sèches ou hunùdes.

Diagramme An-Ab-Or-Qz pour les rhyolites tholéiitiques. Les champs de stabilité des différents minéraux sont donnés en fonction de la pression dans des conditions

sèches ou humides. ·

Diagramme Qz-Ab-Or pour les rhyolites calce-alcalines (a): Dufault •, Renault+; et t hcléiitiques (b).

La

composition moyenne des rhyolites selon

Tuttle et Bowen (1952) est donnée par les lignes de contour ainsi que la position du point minimum et du champ de stabilité du quartz en fonction de la pression d'HzO en Kg/cm2.

Diagramme An-Ab-Or pour les rhyolites calco-alcalines (a}: Dufault (+), Renault (•); et tholéiitiques (b).

La

distribution moyenne des feldspaths selon

Tuttle et Bowen (1958) est donnée par des lignes de contour.

Modèle de la région étudiée le long du . cheminement.

Diagr amme AFH pour .les séries tholéiitiques: AA'BB', série pigeonitique (tholéiitique) selon Kuno (1968)

SK, Skaergaard (Wager et Deer, 1939) RAOUL (Brothers et Searle, 1970) TONGA (Bryan et al., 1972)

NASU (Ka\vano et al., 1961) • Nor anda .... 72.

Diag r amme AFM pour les senes calce-alcalines: BB'CC', série hypersthénique (calco-alcaline)

selon Kuno (1968)

NASU (Kawano et al., 1961)

CASCii.DES (Snùth et Carmichael, 1968) CA, calco-alcaline (analyses tirées de

Turne~ et Verhoogen, 1960, p. 285)

• Noranda - ï2, sen.e calco-alcaline Renault

+

Noranda - 72, série calce-alcaline Dufault

xvii 178 179 180 182 183 186 187

Figure 55:

Figure 56:

Figure 57:

Figure 58:

Diagramme Al203 vs INDICE DE DIFFERENCIATION }fAGKL\.TIQUE (ID) selon Thornton et Tuttle (1960) pour les séries tholéiitiques (a)!

Skaergaard (\vag er et De er, 1939), Thingmuli (Carmichael, 1964), Tonga (Bryan et al., 1972), Raoul (Brothers et Searle, 1970),

Nasu (Kawano et al., 1961),

Noranda-72 (.); et pou~ les ser1es

calce-alcalines (b): Nasu (Kawano

et al., 1961), Cas cades (Smith

et Carmichael, 1968), Noranda-72 ( .) • Diagramme Fe TOTAL vs INDICE DE

DIFFERENCIATION MAG~fATIQUE (ID)

selon Thornton et Tuttle (1960) pour les séries tholéiitiques (a):

Skaergaard (\Vager et Deer, 1939), Thingmuli {Carmichael, 1964), Raoul (Bryan et al., l972L

Tonga (Brothers et Searle~ 1970),

Nasu (Kawano et al., 1961),

Noranda-72 ( o); et pour les séries

calce-alcalines (b):

Cascades (Smith et Carmichael, 1968), Nasu (Kawano et al., 1961),

Noranda-72 (,).

Diagramme Ti02 vs INùiCE DE DIFFERENCIATION MAGHATIQUE (ID) selon Thornton et Tuttle (1960) pour les r oches tholéiitiques (a):

Raoul (Bryan et al., 1972),

Tonga (Brothers et Searle~ 1970),

Nasu (Kalvano et al., 1961),

Noranda-72 (o); et pour l~s

roches calco-alcalines:

Cascades (Smith et Carmichael, 1968), Nasu (Kawano et al., 1961),

Noranda-72 ( .) •

Variation des différents oxydes (Si02, Al203, FeO total, CaO, MgO, NazO, KzO et TiOz) en fonction .de l'indice de différenciation magmatique (ID) selon Thornton et Tuttle (1960). xviii 190 192 195 197

Figure 59: -Figure 60: Figure 61: Figure 62: Figure 63: Figure 64: _Figure 65: Figure 66:

Diagramme Fe TOTAL vs INDICE DE -SOliDIFICATION selon Kuno (1968) pour les' roches tholéiitiques (a): séri e pigeonitique (Kuno, 1968) limitée par les courbes tiretée s , Skaergaard (Wager et Deer, 1939),

Thingmuli (Carmichael, 1964), Tonga (Brothers et Searle, 1970), Nasu (Kawano et al., 1961),

Noranda-72 (e); et pour les

séries calce-alcalines (b):

série hypersthénique (Kuno, 1968),

limitée par les courbes tire té es,

Cascades (Smith et Carmichael, 1968), Nasu (Kawano et al., 1961),

Noranda-72 (,).

, Diagramme Alz03 vs Si Oz pour 1' ensemble de nos échantillons. L'indice donne le nombre de points à cette position. Diagramme FeO TOTAL vs SiOz pour l'ensemble de nos échantillons. L'indice donne le nombre de points à cette position.

Diagramme HgO vs Si02 pour l'ensemble de nos échantillons. L'indice donne le nombre

- de points à cette position.

Diagramme CaO vs SiOz pour l'ensemble de nos échantillons. L'indice donne le nombre depeints à cette position. Diagramme NazO vs SiOz pour l'ensemble de nos échantillons. L'indice donne le

nombre de points à cette position.

Diagramme KzO vs SiOz pour l'ensemble de nos échantillons. L'indice donne le

nombre de points à cette position.;

Diagr amme SiOz " (CaO MgO FeO) -(NazO - KzO - AlzOJ) (Greig, 1927) et position du domaine d'irruniscibilité (Roedder, 1951 et Holgate, 1954). 1 1 xix 206

Q

208 209 210 211 ' 212 213 222

Figure 67: Figure 68: Figure 69: Figure 70: Figure 71: Figure 72: Figure 73: Figure 74: Figure 75: Traverse à la entre nodule variolaire. pour Si, Al,

microsonde au contact et matrice dans une lave Le profil a été r éalisé

Mg, Ca, Fe.

Occurrence de prehnite, pumpellyite, stilpnomélane et position de l'isograde de métamorphisme .· prehnite-pumpellyite. Assemblage primaire et réactions en cause lors du métamorphisme pour

atteindre le faciès des schistes verts. Assemblage minéralogique typique du faciès des schistes verts.

Complexes volcaniques et localisation des gisements (tiré de Goodwynn et Riddler:, 1970).

Cas--type de 1' occurrence des gisements de sulfures massifs d.e la région de Noranda.

Forme et zonalité des gisements de Noranda.

Carte des gisements présents dans la région étudiée (d'après carte 1600-V, rapport E.S. 2, M.R.N., 1965).

Diagramme Ab-An-'Or et .anomalies potassiques. · , :xx 228 233 239 240 ' 248 250 252 260 271

. Tableau I: Tableau II: Tableau III: Tableau IV: Tableau V: Tableau VI: Tableau VII: Tableau VIII: Tableau IX: Tableau X: Tableau XI: Tableau XII: LISTE DF..S TABLEA. UX

Subdivision des roches mafiques et numéros des échantillons corres-pondants.

Subdivision des roches intermé-diaires et numéros des échantillons correspondants.

Subdivision des roches acides et numéros des échantillons

correspondants.

Subdivision des roches intrusives et numéros des échantillons

correspondants.

Etudè microscopique des laves mafiques massives.

Etude microscopique des laves

mafiques à coussins.

Etude microscopique des brèches de coulée mafiques (FRAGments et }1ATrice) • .

Etude microscopique des hyaloclastites. Etude microscopique des brèches

mafiques.

Etude microscopique des tuffs mafiques.

Etude microscopique des laves intermédiaires massives. Etude microscopique des laves intermé.diaires coussinées. xxi 25 33 36 43 51 57 . 60 61 66 66 70 74

Tableau XIII: Tableau XIV: Tableau XV: Tableau XVI: Tableau XVII: Tableau XVIII: Tableau XIX: Tableau XX: Tableau XXI: Tableau XXII: · Tableau XXIII: Tableau XXIV: Tableau XXV: Tableau XXVI: Tableau X.'\VII:

LISTE DES TABLEAUX

(suite)

Etude microscopique des brèches de coulée intermédiaires.

Etude microscopique des brèches intermédiaires.

Etude microscopique des tuffs intermédiaires.

Etude microscopique des laves acides massives.

Etude microscopiqu~ des brèches

de coulée . acides.

Etude microscopique des brèches · . 1 acides.

Etude microscopique des tuffs acides.

Etude microscopique des brèches polygénétiques.

Etude microscopique des gabbros, diorites ' et granodiorites.

Etude microscopique des dykes mafiques.

Etude microscopique des porphyres. Classification des roches de la région étudiée.

Analyses chimiques moyennes des divers types de roches.

Analyses chimiques de la section

Tholéiites - ~ord.

Analyses chimiques de la section

·1-CA. xxii 74 ' .. 77 80 87 90 91 94 96 98 98 125 126 130 131

Tableau X...'<:VIII: Tableau

XXIX:

Tableau XXX: Tableau XXXI: Tableau XXXII: Tableau XXXIII: Tableau XXXIV: . Tableau XXXV: Tableau XXXVI: Tableau X...U:VII:

LISTE DES TABLEAUX (suite) Analyses chimiques de la section 2--CA. Analyses chimiques de la section 3....:T. Analyses chimiques de la section 4-T. Analyses chimiques de la section 5-T. Analyses chimique s de la section 6-T. Analyses chimiques de la section 7-T. Analyses chimiques de la section 8-CA. Comparaison du contenu en Ab et Qz des .rhyolites, tel qu'obtenu par diffraction et par le calcul de la norme. Nature du plagioclase des rhyolites à 1 'aide des courbes de Bambauer (1967).

Teneurs en silice, fer total et sodium des rhyolites (et rhyo-. dacites)rhyo-. T: tholéiites; · CR: calco-alcaline Renault; CD: calce-alcaline Dufault; *:anomalies. xxiii 132 133 134 135 136 137 138 170 171 174

Tableau XXXVIII:

Tableau XXXIX:

Tableau XL:

Tableau XLI:

LISTE DES TABLE.-\L'X

(suite)

Analyses chimiques des laves variolaires •

Analyses chimiques de cristaux

squelettiques à la microsonde.

Otcurrences de prehnite, pumpellyite, stilpnomélane. Comparaison des analyses

chimiques des andé~ites et

basaltes sous le faci~s de

métamorphisme prehnite-pumpellyite avec le faciès des schistes verts.

xxiv

224

229

234

PÉTROGRAPHIE ET GEOCHHITE DES ROCHES VOLCANIQ liES DES CANTO NS

DESTOR ET DUFRES NOY, ABITIBI

CHAPITRE I INTRODUCTION

1.1- Objectifs de . ce travail

Cette étude fait partie d'un projet global de recherche sur la géochimie des e mpUements volcaniques de la région de Rouyn-Noranda dont le but ultime vise à découvrir de nouveaux

critères susceptibles de conduire à mieux circonscrire les sites ' favorables à la prospection de gisements volcanogéniques par des méthodes pétrographiques, pétrologique.s, géochimiques et géostatistiques.

L'étude en cause dans ce mémoire de maîtrise est à

court terme de nature fondamentale. Nous nous devons d'étudier la chimie des roches stériles. Une synthèse de la géochimie des roches effusives de la région de Rouyn-Noranda suivra de peu ce travail et sera faite en combinant les résultats présentés dans trois mémoires de maî t rise (à savoir Grasse (1974), Carignan (1975) et Trudel (1975)).

1 '

(]:)

' '

...

Une fois le bruit de fond connu, il nous sera possible d'établir des comparaisons valables avec les roches volcaniques .. !fiinéralisées. Cette dernière étude constitue .1' essentiel d'un projet de doctorat

:soumis ~ar 1' auteur.

Les objectifs peuvent donc se résumer en _cinq points:

1- Acquisition et interprétation de données en vue de

déterminer la distribution des di vers types de roches.

2- Détermination de la composition :;:himique des divers

types de roches.

3- Suivant la tendance dans l'exploration minérale,

connaissance et cpmpréhension de l'environnement des gisements.

4- Production de nouveaux con::,,!pts quant aux gisements

et à la géologie régionale.

5- Mise en évidence des anomalies géochimiques associées

à des roches potentiellement économiques, surtout au

moment où on en est rendu à la recherche des gisements

à faible teneur.

La présente étude toU<:he directement les deux premiers points.

3

L2- Portée pratique et théorique du projet

La portée pratique immédiate du projet s'inscrit

dans le cadre de formation de l'ingénieur-géologue et vise une

Graduellement, et àlong terme, le projet déboUche sur des applications pratiques. En effet, la région minière de Rouyn-Noranda jadis prospère subit présentement un déclin

économique: plusieurs mines sont épuisées ou sur le point de

l'être. Il est de toute nécessité de trouver de nouveaux gisements, ou du moins, de susciter un regain d'intérêt dans la prospection. Nous avons une connaissance très limitée des roches volcaniques

qui les renferment: composition chimique, mode de .formation,

. texture, etc. Notre objectif est de trouver des critères chimiques basés sur les éléments majeurs et en traces capables de nous aider

. 1

à découvrir de nouveaux gisements qui ~chappent aux méthodes

1.3- Description de la r égion étudiée

Pourquoi avons-nous choisi la ceinture volcanique de l'Abitibi? Tout d'abord, cette ceinture présente d'excellentes opportunités pour la recherche pure et appliquée. En effet, c'est probablement le plus vaste bloc de roches archéennes

(donc les plus vieilles) préservées sur terre. De plus~

4

la région est beaucoup mieux exposée que les autres zones archéennes du globe, probablement à cause de la glaciation. A ce point de vue, la densité des affleurements est particulièrement grande

dans la région de - Rouyn~Noranda.

De plus~ il nous semble que la géologie et la métallo-genie de cette ceinture sont .assez représentatives et semblables aux autres ceintures connues.

Enfin, jusqu 'en 1970, un total de deux cent cinquante-quatre (254) gisement s exploitables ont été dénombrés dans cette

ceinture (Geoffroy et Wu, 1970, p. 497) et ceci représente à peu

près la moitié des gisements exploitables découverts à date dans

toutes les ceintures minéralis ées du Bouclier canadien. De ce nombre, cent vingt-cinq (125) sont localisés au Québec, dans une bande de direction es t -ouest sur une distance de plus de llO milles en passant par Noranda, Amos et au-delà: (fig. 1 et 2).

QUÉBEC

~0 400 600 ÉCHELU: EN ,_ILLE!J

Fig. 1: Carte du Bouclier précambrien et position de la

ceinture volcanique d'Abitibi. (d'après De Geoffroy

et Wu, 1970). Œ] NOMBRE DE GISEMENTS DANS UNE UNITÉ Dl; roow2 A CHICvUGAIJAU 0 I?.ATi:GAr,il C -t.:~'J.S H ~:t ;"lKLt..il:> LAKE 0 40 80 1 1 . 1 1 1 ËCHELLE EN 1.1tLLES 5

Fig. 2: Carte des gisements de la ceinture volcanique d'Abitibi.

(d'après De Geoffroy et Wu, 1970).

/

Nous avons donc effectué un cheminement à travers la

ceinture volcanique d'Abitibi à partir au nord du granite de

Palmarolle jusqu'a la faille Cadillac au sud de Rouyn, dans les cantons Duparquet, Destor, Dufresnoy et . Rouyn (79°10' long.

et 48°35' lat. à 79°00' long. et 48°10' lat. ou 635000 mE

538000 mN à 650000 mE - 534000 rru.~) (voir fig. 3, 4 et èarte 1

en pochette}. La coupe retenue a été choisie perpendiculaire à la direction générale des formations lithologiques et elle est donc représentative de la ceinture volcanique. La portion de ce cheminement qui tombait sous notre responsabilité se trouvait dans les cantons Destor S.O., Dufresnoy N.O. et S.O., de la faille .

Duparquet - Destor -Manneville (11_{DDM break", Dimroth et al., 1973)}

à la mine Lake Dufault aU sud.

De nombreuses routes donnent accès à la région étudiée. Notons entre autres la route 46, Rouyn-Halartic, que le chemi-nement a suivi de plus ou moins loin tout en respectant les

contraintes lithologiques, la route 63 vers Duparquet et Lasarre, les routes secondaires vers Destor et Cléricy et enfin les chemins de mines et de pénétration. Nous avons aussi utilisé la ligne hydroélectrique qui traverse la région et- foun1i des affleurements presque continuels. Nous avons assez peu utilisé le canot mais la région s'y rrête bien avec ses nombreux lacs et rivières •

. j

OUPARQUET

®

LËGENDE CANTONS OUPARQUET 2 DUPRAT 3 BEAUCHASTEL 4 DESTOR 5 DUFRESNOY 6 ROUYN -==== ROUTE 7 -++ CHEf..! IN DE FER CHEMINEMENT

ts3

RÉGION ETUOIÉE

k-=s:J~.~J

ml

ÉCHELLE Ell I.<ILLES

Il

a

ç__

R.ÉGION DE NORANDA QUËOEC ONTARIO

AOl.JITf OE OUCAS ET HOCO (lUZ) ET OUGAS (19G4)

LÉGENDE

PROTË'ROZOIQUE - - - -

--ldJ

ROCHES SÉOIMEtHAIRES

{

ROCHES INTRUSIVES

ARCHÉEN (~?~~~ GRANITE ET PORPHYRE .FELSIQUE (ES] SY~NITE ET MONZONITE .

ROCHES SEDIMENTAIRES ET VOLCANIQUES

D

ROCHES VOLCANIQUES FELS.IQUES

D

ROCHES VOLCAWOUES INTERMÉDIAIRES ET MAFIQUES

[ TJ

ROCHES SÉDIMENTAIRES

AGE I N C E R T A I N - - - -ffi1IIID GNEISS ET SCHISTES 1 GROUPE PONTIAC

Figure

4:

Localisation du terrain d'étude dans la

ceinture volcanique

d~Abitibi

(modifiée

de Baragnr, 1968).

...

.. - · - · - · t"

""

8

La région présente un relief assez peu marqué dans le

tronçon étudié, sauf quelques massifs de rhyolite et les parties

basses sont occupées par de nombreux marécages. La végétation

est assez fournie, mais devient de plus en plus clairsemée à

9 ,

1.4- Travaux antérieurs

Les travaux dans la ceinture volcanique d'Abitibi furent très nombreux et remontent à 1913 avec M.E. Wilson. Depuis ce jour, des travaux de géologie générale ont été entrepris par les

gouvernements fédéral et provincial. De ces travaux, il faut citer ceux de Cooke (1922, 1931), Ambrose (1941), Dugas (1962, 1966), \Vilson (1941, 1962), Gilmour (1965), Hutchinson (1971) et

plus près de nous, Dimroth (1973). A ceci vient s T ajouter les

nombreux rapports préliminaires ou géologiques des différents cantons.

De plus, certains travau.-x: nous ont fourni des analyses chimiques représentatives des différents types de roches àe la

région. Il faut ci ter \Vils on (1941), Dawson et al. (1965),

Faessler (1962). A ceux-ci viennent s'ajouter Sakrison (1966), Riddell (1952), Lickus (1965) qui ont effectué des études géolo-giques de gisements en exploitation, mettant en évidence les phénomènes d'altération.

Enfin, il ne faudrait pas oublier les travaux de synthèse. Roscoe (1965) publia des résultats géochimiques et isotopiques des régions de Noranda et Hatagami. Goodwynn (1965, 1966a, l966b, . 1967, l968a, l968b, 1969, 1971) a tenté une interprétation globale de l'évolution de la région. Baragar (1968, 1969) a effectué

plusieurs coupes à travers la région afin de compiler une étude

•

10

pétrochimique systématique de la ceinture volcanique d'Abitibi et a permis des comparaisons avec d'autres ceintures volcaniques canadiennes (Baragar, 1960, 1966, 1969). Descarreaux (1973) a effectué un cheminement à travers toute la ceinture volcanique d'Abitibi pour en faire une étude pétrochirrùque et en trouver une application concernant les occurrences des gisements de sulfures massifs.

:'l .

1.5- Héthodes de travail

La cueillette des échantillons s'est faite le long du cheminement, s'accompagnant d'une cartographie des affleurements visités, tantôt sommaire pour en faire ·ressortir le contexte géologique, tantôt plus détaillée pour des phénomènes d'intérêt particulier, comme laves variolaires, roches fragmentaires et massifs de rhyolites.

Nous n'avons pas retenu le principe de distances plus ou moins égales entre les échantillons, mais l'échantillonnage répondait aux critères suivants:

1- Abondance des affleurements.

2- Facilité d'accès.

3- Changement de lithologie.

4- Examen plus détaillé des phénomènes d'intérêt

particulier.

Les échant.illons furent pris à la masse et au ciseau,

eh évitant la croûte d'altération ou toute autre manifestation

d'altération comme veines de carbonates, de silice ou masses d'épidote. Compte tenu de ces restrictions, nous avons recueilli

des échantillons de quatre (4) à cinq (5) livres.

Les échantillons recueillis sur le terrain ont fourni le matériau suivant pour notre étude:

1- Lames minces normales et géantes.

2- Sections polies.

3- Lamelles pour calcul de densités.

4- Poudre pour diffraction-,X.

5- Poudre pour fluorescence-X.

6- Mise en solution pour absorption atomique.

Trois méthodes d'analyses chimiques furent utilisées

pour quinze (15) éléments majeur~: la fluorescence-X pour Si02 ,

Ti02, Al2 03, CaO, K20, MgO et FeO total; les voies chimiques pour

+

FeO, H20 , H20-, S, P205 et C02 ; l'absorption atomique pour NazO;

le Fez03 a été calculé par l'équation suivante: Fez03 = (Fe tot. - FeO x 0.7773) / 0.6994. De plus, cinq (5) éléments

traces furent déterminés par absorption atomique: Mn, Cu, Zn, Ni

en ppm c; t Hg en ppb.

Avec l'aide de trois étudiants qui firent des projets de fin d'études, les études pétrographiques nous permirent de déter-miner la . composition minéralogique des. différents types de roches, les changements qu'elles ont subis, les textures, structures et

phénomènes particuliers qu~ permettent de les distinguer.

A noter que cette étude est rendue assez difficile par l'état de

12

~

recristallisation ~ grains tr~s fins des roches volcaniques et

~ cause du méta~orphisme régional qui a oblitéré la minéralogie

et les textures originales de ces roches.

Les études géochimiques, pétrologiques et

géostatis-tiques ~ l'aide de programmes pétrochimiques conçus pour

l'ordinateur permettent de déterminer les crit~res distinctifs

du chimisme des différents types de roches et de faire les comparaisons jugées utiles avec les roches minéralisées. La plupart de ces programmes nous ont été fournis par le

Dr Léopold Gélinas et d'autres ont été jugés nécessaires en cours d'études par le groupe de recherche. Les principaux programmes utilisés sont:

1- Calcul de la norme.

2- Classification chimique.

3- Détermination et identification des séries.

4- Diagramme de variation.

5- Indices de différentiation, de solidification et

de cristallisation.

6- Histogramme.

7- Fichier permanent d'analyses chimiques~

Les programmes sont traités en majeure partie sur

13

1' ordinateur CDC Cyber-74 de 1 'Université de Hontréal. Le fichier

est sur l'ordinateur IBM 360/50 de l'Ecole Polytechnique et sur écran cathodique IBH- 32777.

14

1.6- Historigue, travaux et résultats

Les travaux ont débuté en janvier '72 par un inventaire des données géochimiques disponibles. L'auteur prit part à ce travail préliminaire et dressa une compilation des analyses

chimiques des roches minéralisées de la région de Rouyn-Noranda. Il en fit ensuite une interprétation sorrunaire sous forme d'un projet de fin d'études. Les roches stériles ·furent traité es de façon similaire par Pierre Trudel.

Par la suite, le tracé du cheminement au travers de la ceinture fut déterminé avec l'aide du Dr Eric Dimroth, géologue au Ministère des Richesses Naturelles du Québec. La coupe envisagée au travers de la ceinture devait tenir compte le plus possible de la stratigraphie de la région. Son parcours fut divisé en deux tronçons, nord et sud, et fut parcouru pendant les étés

'72 et '73. Notre . étude fait partie du tronçon nord. Le tronçon

a permis le prélèvement de 700 échantillons (dont 400 pour cette étude)

de roches volcaniques. Les échantillons furent préparés pour

lames minces et analyses chimiques. L'atelier de préparation de

lames minces a tiré 602 lames minces (dont 350 pour cette étude) . et le laboratoire de géochimie a effectué 444 analyses chimiques complètes (dont 250 pour cette étude).

Nous avons également amélioré les services de notre groupe de recherche:

1·

1;_ Création d'un f i chier permanent d es "analyses chimiques de roches volcaniques de l'Archéen accessible au moyen d'un écran cathodique.

2- Mise au point de l'analyse modale des rhyolites

selon la méthode de diffraction-X.

3- Mise aupoint des méthodes d'analyses des roches

par fluorescence-X et leur automatisation.

16

1.7- Contributions originales

Les études pétrographiques et pêtrologiques à ce jour

ont pennis de mèttre en relief les points suivants:

1- Reconnaissance d'un vaste domaine dans la ceinture

volcanique de l'Abitibi affecté par un métamor-phiSme prehnite-pumpellyite.

2- Nous avons également reconnu des textures de

refroidi ssement rapide ("quench") dans les méta-basaltes. Le mode de formationde ces cristaux squelettiques n'est pas connu avec exactitude mais ils sont tout a fait similaires à ceux trouvés dans les roches lunaires et les basaltes des fonds océaniques du Pacifique. A noter que ce sujet

a déjà f ait P objet d'une publication de la part ·

du Dr Léopold Gélinas, directeur du projet (Gélinas et Brooks, 1974).

3- Nous avons également observé dans les laves

varia-laires de nombreuses évidences d 1 _{immis cibili té}

entre deux phases liquides, l'une représentée par les varioles de composition rhyolitique et l'autre ·représentée par la matrice de composition andésitique

ferrugineuse. Des microphénocristaux résultant du refroidissement rapide furent également observés,

pour la première fois, dans les varioles et 'la matrice de ces roches (Gélinas, Brooks, Trzcienski, 1974, en préparation). L'importance de cette

découverte est considérable. Pour la première fois, nou3 entrevoyons un processus générateur de

rhyolite autre que celui de la différentiation magmatique.

4- L'étude géochimique des éléments majeurs de nos

.analyses chimiques, tronçon nord, a pennis de distinguer au nord de la cassure Duparquet Destor - Manneville (DDM) une série monotone tholéiitique (voir Trudel, 1974) alors qu'au sud, les résultats de nos travaux indiquent - une asso-ciation très intime de deux séries: l'une tholéii-tique, l'autre calco-alcaline (voir chapitre

PETROLOGIE de cette étude}.

.

.

CHAPITRE II GEOLOGIE GENERALE

J

2.1- Généralités

La

ceinture volcanique de l'Abitibi fait partie du

Bouclier Précambrl.en, province du Supérieur. Elle est située dans le Nord...:Est de l'Ontario et le Nord-Ouest du Québec dans

une bande dont les dimensions sont 350 milles Est~Ouest et 50

à

130 milles Nord-Sud, ce qui en fait la plus grande des

ceintures volcaniques du Bouclier Précambrien.

18

m

.

2.2- Géologie de la région de Noranda

La

partie sud de la Province Supérieure est composée de

ceintures volcaniques en alternance avec des bandes sédimentaires 19

et granitiques (Goodwynn,Ridler et Annels, 1972). La regicn de FoUJU-NOnndafuit

partie de la ceinture volcanique d'Abitibi limitée au sud par une ceinture métasédimentaire. Cette ceinture volcanique a été comparée aux "arcs insulaires" des temps modernes (Goodwynn,. 1972).

Une carte géologique de la région est donnée à la fig. 4.

Les roches volcaniques de cette -ceinture ont été subdivisées par Gunning (1937, 1941), Gunning et Ambrose (1940) et Ambrose (1941) en quatre séquences:

Groupe Cadillac: graywacke

-

.Groupe Blake River: roches volcaniques

Groupe Kewagama: graywacke et conglomérat

Groupe Malartic: roches volcaniques

Les roches qui nous intéressent sont du groupe Blake

River. Les roches volcaniques peuvent être divisées en deux unités:

Les roches mafiques basaltes-andésites Les roches acides dacites-rhyolites

\ 20

Cette deu.xième unité felsique est concentrée autour de

ce qu'on estime être des centres éruptifs, ou complexes volcaniques~

structures similaires à celles qui bâtissent actuellement les arcs :insulaires. Les roches se présentent tantôt sous forme de coulées,

tantôt sous forme pyroclastiques.

De plus, plusieurs intrusions de dimensions variables

et de composition passant de ultrabasique à acide ont percé les

roches pré-existantes avant, pendant et après les périodes de

métamorphisme et de pli ssements régionaux. En outre, il ne faut

pas oublier les dykes de diabas·e qui suivent des failles parfois sur plusieurs milles de longueur.

La tectonique de la région est caractérisée par les

points suivants (Dimroth, 1973):

1- Deux (2) failles majeures, la faille

Duparquet-Destor-Mannevi;J..le et la faille Cadillac, qui délimitent deux complexes volcaniques au sud.

2- Des éruptions locales de rhyolites et de_ komatiites

sont associées à une zone de cisaillement le long de la faille DDM.

3- Le centre du groupe Blake River est occupé par

une structure en dôme percée par des granites et entourée par une dépression stratigraphique

serni-• .1

0

.,s},,

circulaire où l'on retrouve des plis isoclinaux à

fort pendage.

Notons enfin que le métamorphisme rég1onal est du type schistes verts et qu'au point de vue géologie économique on a exploité dans cette région des gisements de Au-Ag et Cu-Zn-Au-Ag.

22

2.3- Géologie çle la région étudiée

2.3.1- Généralités

Etant donné la nature essentiellement géochimique de notre travail avec la pétrographie comme outil supplémentaire . et étant donné la nature même de notre travail de terrain à savoir

une coupe à travers la ceinture, nous nous sommes contentés de

cartographier que dans l e but d'établir le contexte géologique

de nos échantillons, à l'exception de quelques points d'intérêt

particulier comme les laves variolaires et les roches fragmen-taires. D.'ailleurs, il faut noter le travail de Dimroth (1973.; 1974) et des années à venir afin de trouver une description tout

à fait complète de la stratigraphie, la lithologie et la

tecto-nique de la région. La géologie est résumée à la figure 5.

2.3.2- Roches effusivès

Les roches effusives ou volcaniques de la région ont

des compositions qui varient de mafiques à acides avec prédominance

du terme mafique. On y retrouve donc des basaltes, andésites,

dacites et rhyolites dans un ordre plus ou moins décroissant d'abondance.

[

_:

l'

FIGURE 5

GÉOLOGIE DE LA CEINTURE VOLCANIQUE D'ABITIBI

ENTRE LA FAILLE DUPARQUEï-DESTOR -MANNEVILLE

. - .... .

E:T LA MINE LAKE DUFAULT

L ËGENDE

ROCHES MËTAVOLCANIQUES

1 1 1 LAVES ET BRÈCHES SILICEUSES

( 2 ₁ · COULÉES ET BRÈCHES DE COULEE INTERMÉDIAIRES ET MAFIQUES

1 3 ₁ PYROCLASTIQUES INTERMEDIAIRES ET MAFlOUES

ROCHES INTRUSIVC:S

J 4 1 GRANITE .ET GRANODIORITE

( ~ Î DIORITE ET GAaa;:w

SYMBOLES

.

~ CHEMIN PRINCIPAL "\., "\. FAILLE

J. SYNCLINAL

- r

=-=-~- CHEMIN SECONDAIRË ...-1-f- CHEMIN DE FER

--4--v ANTICLINAL MARÉCAGE

_{. .}

_ L LITAGE -O.... SOMMET .. LIGNE HYDROELECTRIQUE

RUISSEAU, RIVIf:RE ET LAC

CONT/\CT GÉOl.OGIOUE

_cL SOMMET RENVERSÉ

-t~ ·PLONGÉE D'UN PLI

* * *

LAVES VAR IOLA IRES

-r-)o

i!

?

GËOLOGIE NON-Cm.1P!LËE

ÉCHELLE 1" - 1 Mi. 0 1 2 3W,

1:~~!·~~~~-~-~,-- ··.._~1 TIRÉE o::: LA CAR T E -,'!' 1653 ~tlRN, SHARPE ( 1967), DE DHtiROTH ( 1973),

COMPLÈïËE PAR J. CARIGN..\N

'ÎJ . .... . .•. ,.·_. .

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DU PARQUET

DUPRAT

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FIGURE 5

GÉOLOGIE DE LA CEINTURE VOLCANIQUE D'ABITIBI

ENTRE LA FAILLE DUPARQUET-DESTOR-MANNEVILLE

ET LA MINE LAKE DUFAULT

LËGENDE

ROCHES MËTAVOLCANIQUES

1 1 1 LAVES ET BRÈCHES SILICEUSES

1 2

1 3

1

1

COULEES ET BRECHES DE COULÉE INTERMÉDIAIRES ET MAFIQUES

PYROCLASTIQUES INTERMÉDIAIRES . ET MAFIQUES

ROCHES INTRUSIVES

1 4 1 GRANITE ET GRANODIORITE

1 5 j DIORITE ET GABB~O

SYMBOLES

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CHEMIN PRINCIPAL "\, ·"\, FAILLE

=-::..-:-- _{CHEMIN SECONDAIRE}

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_SYNCLINAL

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_{CHEMIN . DE FER}

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ANTICLINAL

~ MARÉCAGE _f_ LITAGE

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V-J..JJ LIGNE · HYDROELECTRIQUE _o_ SOMMET

--

RUISSEAU, RIVIËfiE ET LAC ...dl_ SOMMET RENVERSÉ

--

CONTACT GÉOLOGIQUE _{~ · ·PLONGÉE D'UN PLI}

** *

LAVES VARIOLAIRES

+

?

GEOLOGIE · NON.-COMPILËE

ÉCHELLE l" = IMi.

TIRÉE DE LA CARTE #' 1653 MRN, SHARPE ( 1967), DE DlrllROTH ( 1973),

Roches mafiques (Tableau I)

Les roches mafiques se présentent sous forme massive,

~n coussins, en brèches de coulée de type coussins isolés, coussins

brisés ou hyaloclastiques (Carlisle, l9E3) ou sous forme de

brèches et tuffs que nous engloberons sous le terme "pyroclastiques". L'origine des différents faciès de ces roches volcaniques

mafiques se retrouve chez Rittman (1958), McBirney (1963), Tazieff (1968, 1972), Bonatti (1970) et Benett {1972), qui ont étudié les mécanismes d'éruption des basaltes sotis-marihs. Pour sa part, Parsons (1969) a fait une étude approfondie des roches pyroclastiques en général.

Les roches mafiques massives sont mélanocrates, généralement compactes, parfois très schisteuses (éch. 72-66), souvent porphyriques avec des phénocristaux de feldspath

(éch. 72-85), parfois même gloméroporphyriques (éch. 72-305, 317, 401). Les roches ont subi une altération assez évidente sous forme de silicification, carbonatisation et épidotisation. · Les roches sont alors cisaillées avec des veines d'un ou plusieurs des minéraux d'altération avec ou sans chlorite et/ou sulfures

(éch. 72-62, 66, 175, 303, 327). L'é.pidotisation se manifeste

dans des fractures et des amas ou "balles" d'épidote +albite

Masv. 2A 2B 4A 4B 62 63 65 66 67 68 71A 81 85 88 92 9SA 95B 160 167A 167E 175 177A TABLEAU I

Subdivision des roches mafiques et numéros des échantillons •correspondants

Couss. Bx coulée Hya1o Bx

Couss. isolés Fx couss.

1 167B 82 80A 64 86 87 71B 199 151 80B 84 291 152 405A 154 97 292A 158 405B 156 150 359 159A · 416A 166 159B 416B . 201 159C 232 159D 233 159E 234A 162A 234B 162B 235A 16SA 23SB 165B 235C 16SC 242D l82A 242E 182C 249 241B 250 308 335A 335B 254 · 353 302 355 334 25 Tuff 180 342

Hasv. 177B 182B 182D · 200 237 241A 245 251A ' 256 303 305 306 309 ' 310 315 317 327 330 337 338 354 361 364 367 375 376 395 401B 401C 51 TABLEAU I (suite)

Subdivision des roches mafiques et numéros des échantillons correspondants

Couss. Bx coulée · Hyalo Bx

Couss. isolés Fx couss.

336 359B 346 363A 347A 363B 347B .363C 360 363D 413 363E 36,3F 363G 374 40lA 403A 403B 28 4 37 6 2 26 Tuff

~

2 = 130

amygdules, soit de carbonates, soit sous forme d'yeux de quartz

(éch. 72-85). Les roches mafiques massives se présentent sous

forme de coulées généralement minces, dont les plus épaisses (environ lOO pieds) montrent une variation de granulométrie de

la base vers le sommet. Les contacts sont généralement très

nets et souvent marqués par une bande de brèches de coulée au

sommet. Enfin, ces coulées présentent parfois des laminations

type "frisson" (éch. 72-182, 361, 364), subparallèles à la

stratigraphie.

Les laves mafiques coussinées présentent des empilements caractéristiques de structures ellipso!ldales (Planche I-1 et 3)

souvent déformées, de grosseur très variable de 1 à 30 pieds,

parfois avec chambres de quartz qui permettent une détermination de sommet stratigraphique (éch. 72-166). Les coussins sont droits

ou renversés, à pendage plus ou moins vertical, avec des "queues"

en nombre variable. Ils sont parfois très déformés et cisaillés avec des veinules d'épidote ou de quartz (éch. 72..:249, 302, 413). On y retrouve des sulfures, tels pyrrhotine et chalcopyrite

(éch. 72-235), des amygdules de carbonates, parfois une texture

gloméroporphy~ique (éch. 72-347) et des vacuoles. A noter que dans

une même coulée, il est possible de trouver tantôt des aggrégats gloméroporphyriques, tantôt des phénocristaux individuels. Ceci suggère que l'agglomération des phénocristaux se fait durant la coulée de la lave (Dimroth, 1973, p. 11). Les vacuoles sont en

/

plus grande abondance en bordure et avec une certaine

concen-tration au sommet. Les coussins sont parfois complètement

fracturés avec une bordure épidotisée à relief positif ou à

bordure scoriacée. L'épaisseur des empilements est très variable de quelques pieds à plus de 1000 pieds. Encore une fois, une

bande de brèche de coulée se retrouve souvent au sommet. En;fin,

certains coussins présentent une structure concentrique

(éch. 72-201), avec de minces filets foncés à relief positif,

type "frisson" (éch. 72-360 et Planche I - 2). Enfin, certains

28

coussins montrent un patron de fracturation de type "pied-de-poule" (éch. 72-166).

Une variante de cette dernière catégorie se présente sous forme de ce qui nous apparaissait être des tubes ou cylindres, avec zonations concentriques et amygdules allongées orientées

d'une façon radiale.

Il existe plusieurs types de brèches mafiques de coulée tels que décrits par Carlisle (1963). Il faut noter que le

passage d'un type de brèche de coulée à un autre est souvent

progressif: par exemple, de laves massives ou à coussins -+

brèche de coulée à coussins isolés - brèche de coulée à fragments

de coussins ___. hyaloclastites (fig. 6).

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HYALOCLASTITES

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BRÈCHES DE COULÉE À w ~ FRAGMENTS DE COUSSINS ::E 0 (/) BRËCHES DE COULÉE À

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_{COUSSINS ISOLÉS}

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LAVES A COUSSINS

Figure 6: Divers types de brèches de coulée (d'après Carlisle, 1964 ) .

1 .

(

30

La quantité de matériau scoriacé, de type hyaloclas-tique, que 1'6n retrouve entre les coussins, est três variable. Tantôt les coussin's sont collés les uns sur les autres et tantôt

:ils baignent isolément dans le matériau hyaloclastique: nous

avons alors une brèche de coulée à coussins isolés (éch. 72-291, 292). Il faut noter que dans ce dernier cas, les coussins sont plutôt de forme irrégulière, de grosseur variable, non brisés et entiers (éch. 72-199). Le meilleur exemple de ce type de brèche se situe à l'échantillon 72-359.

Les brèches de coulées à fragments de coussins sont beaucoup plus fréquentes (Planche II - 2 et 3). Les roches avaient d'abord été assimilées à des agglomérats sur le terrain jusqu'à ce que le Dr Eric Dimroth nous mette en contact avec le

travail de Carlisle (1963). Les roches consistent en fragments

de coussins dans une matrice hyaloclastique tuffacée. Les fragments sont de grosseur variable allant jusqu'à 30 cm et l'on a noté

que les fragments devenaient de plus en plus petits vers le sommet pour en arriver à du matériau hyaloclastique exclusivement

(éch. 72-151). Les fragments sont généralement des blocs à contour irrégulier, de forme arrondie, souvent étirés, tordus et plissés, ce qui met en évidence leur caractère plastique (éch. 72:-82, 158, 162, 165), parfois avec: un allongement préférentiel (éch. 72-82) oulaminé (éch. 72-159,162, 165). Il est même possible parfois de

reconstituer un coussin à partir de blocs adjacents, à la faç6n d'un casse-tête, ce qui met cette fois en évidence le caractère explosif dû à une réaction rapide entre la lave basique et l'eau ·· de mer. D'ailleurs l a plupart des fragments montrent une

"auréole" de refroidissement .en relief _positif, parfois épidotisée,

avec un "coeurn chloritisé (éch. 72-82). Enfin, ils gardent

certaines caractéristiques primaires telles vacuoles {éch. 72-82)

et amygdules (éch. 72-374, 403) ou présentent une altération sous

fonne d'épidotisation et/ou silicification (éch. 72-86, 158).

31

Par endroits, on retrouve certains horizons massifs sans blocs avec les mêmes caractéristiques que la matrice: vacuoles et amygdulès

(éch. 72-353), structure ressemblant à des pumices dans un tJJ.ff

à lapilli. (éch. 72-158, 165, 335), sulfures et chlorite (éch. 72-152) ·'

et pa,rfois une texture "cellulaire" (éch. 72-162). Enfin, à

plusieurs endroits_, · on trouve que la brèche de coulée perce la .

lave coussinée (éch. 72-335, 359, 363, Planche II - 1), évidence

de mise en place contemporaine.

Les hyaloclastites comme telles comprennent le matériau interstitiel des brèches de coulée et les bandes de q1,.1elques pouces

que l'on retrouve tout à fait au sommet des coulées. On en retrouve

de nombreux horizons souvent minces mais très étendus, sous forme de tuff très chloritisé et épidotisé. Enfin, on trouve une occurrence d'hyaloclastite en ruban montrant des évidences de ré-injection